“一罐到底”模式下鐵水包粘包現(xiàn)象分析及改進

王寶明

（天津鋼鐵集團有限公司煉鋼廠，天津 300301）

1 引言

“一罐到底”模式作為一種投資少、低耗、環(huán)保的倒運鐵水模式，已被越來越多新建的鋼鐵企業(yè)所應用。在投產(chǎn)初期，鐵水包周轉(zhuǎn)受整個工藝流程生產(chǎn)順行狀況的制約，經(jīng)常出現(xiàn)鐵水包粘鐵現(xiàn)象，當鐵水包粘包嚴重時又影響生產(chǎn)順行。筆者結(jié)合某公司投產(chǎn)初期生產(chǎn)順行情況，對鐵水包粘包的現(xiàn)象進行了跟蹤分析，并提出了改進措施。

2 “一罐到底”模式的特點[1-2]

所謂“一罐到底”是指高爐承接鐵水的鐵水罐和轉(zhuǎn)爐鐵水罐為同一罐車,鐵水罐直接從高爐出鐵場接出鐵水，運到煉鋼（或經(jīng)過相應處理后）直接將鐵水兌入轉(zhuǎn)爐，而不經(jīng)過混鐵爐、魚雷罐或?qū)ｉT用于向轉(zhuǎn)爐兌鐵水的鐵水罐。

2.1 “一罐到底”工藝模式的優(yōu)點

“一罐到底”工藝與傳統(tǒng)高爐—混鐵爐（魚雷罐）—轉(zhuǎn)爐工藝比較有以下優(yōu)點：

（1）節(jié)省投資；

（2）避免了多次倒罐的溫降；

（3）避免了多次倒罐對環(huán)境的污染；

（4）節(jié)約能源；

（5）降低生產(chǎn)成本，社會、經(jīng)濟效益顯著。

2.2 “一罐到底”工藝模式的缺點

“一罐到底”工藝與傳統(tǒng)的方式相比，也有如下缺點：

（1）出鐵量和鐵水成分每包之間相差較大，鐵水帶渣嚴重，直接影響轉(zhuǎn)爐操作的穩(wěn)定，給轉(zhuǎn)爐煉鋼增加了難度。

（2）由于沒有混鐵爐（魚雷罐）對高爐和轉(zhuǎn)爐銜接的緩沖作用，增加了生產(chǎn)組織難度，對連鑄提高連澆爐數(shù)影響較大，易造成連鑄非正常停澆的生產(chǎn)事故。

（3）鐵水罐內(nèi)鐵水因各種原因停留時間過長時，易造成粘鐵包的事故。

該公司采用的“一罐到底”工藝模式，在開始生產(chǎn)以后，鐵包粘鐵的問題比較突出，直接影響了鐵包的周轉(zhuǎn)，進而影響了全公司生產(chǎn)組織秩序。

3 鐵水粘包的原因

3.1 入爐鐵水溫度的影響

表1 為2013年1月18 日統(tǒng)計的在轉(zhuǎn)爐兌鐵前的入爐鐵水溫度情況。

表1 轉(zhuǎn)爐兌鐵前的鐵水溫度情況表

由表1 看出，入爐鐵水溫度偏低，平均為1 270℃，低于經(jīng)驗值1 300℃的包次占到近92%。在公司鐵包很難做到紅包出鐵的前提下，必然會發(fā)生粘包情況。分析入爐鐵水溫度偏低原因主要有：

3.1.1 高爐出鐵溫度

高爐出鐵溫度偏低。在出鐵溝內(nèi)測量道德鐵水溫度為1 420℃左右，明顯偏低。

3.1.2 鐵水包烘烤效果

鐵水包包況差，導致鐵水溫降大。主要原因為烘烤器烘烤效果差。尤其是新包或中修鐵水包，不能保證正常的烘烤溫度，鐵水包溫度幾乎與室溫相當，出鐵后鐵水在包內(nèi)溫降較大，導致粘包。

3.1.3 高爐出鐵后鐵水停留時間

鐵水從高爐出鐵到轉(zhuǎn)爐兌鐵開始，停留時間較長，導致鐵水溫降較大，進而粘鐵水包。

（1）鐵水停留時間對鐵水溫降的影響

表2 為2013年1月18 日跟蹤測量的出鐵后鐵水到煉鋼廠的溫降與鐵水停留時間的變化情況。

表2 出鐵后鐵水到煉鋼廠的溫降與鐵水停留時間變化情況

由表2 看出，受公司高爐出鐵方式和鐵水包的包況的影響，鐵水在鐵包內(nèi)停留時間偏長，對鐵水溫度的影響比較嚴重。

由于在跟蹤此數(shù)據(jù)過程中，高爐前兩次出鐵一包半，第三次出鐵只出一整包就結(jié)束當次出鐵，因此，此三批次出鐵后的鐵水停留時間相對較短，導致此三批次的鐵水溫度相對偏高。實際現(xiàn)狀大部分鐵水的等待時間要高于此三個批次。目前鐵水入爐時的平均溫度在1 270℃左右，要低于此三個批次的溫度。表2 只是為了說明鐵水溫度與等待時間的變化關(guān)系，不代表目前入爐鐵水的實際溫度。

（2）影響鐵水停留時間的因素

鐵水在鐵包內(nèi)停留時間由表3 中各時間段構(gòu)成。其中出鐵結(jié)束到火車開出時間，三批次分別為11、13 和6 min，此段時間如果協(xié)調(diào)好，是能大大縮短的。火車開出到煉鋼廠時間，個別較長，達26 分鐘，有較大的縮短空間。鐵水從達煉鋼廠后到轉(zhuǎn)爐兌鐵，時間差別比較大。如10 號包，最后兌完用了142 min，這是因為10 號包是同批次出的第一包鐵，而又用于同批次的第二爐冶煉，同時10 號包第一次又未兌凈，等待下一爐補兌，進而造成該包內(nèi)鐵水停留時間較長。

由于表3 中所列出的三批鐵水出鐵量較少，除了10 號包第二次兌鐵等待時間較長外，其它包次停留時間相對較短，實際生產(chǎn)中大部分鐵水的停留時間是高于統(tǒng)計的這三批次。因此，鐵水在包內(nèi)的停留時間還需要縮短，以減少鐵水的溫降。

表3 鐵水停留時間構(gòu)成表

3.2 鐵水包管理的影響

目前鐵水包并沒有根據(jù)烘烤效果和粘包現(xiàn)象進行分類。鐵水包狀況參差不齊，而使用條件一樣。當鐵水包狀況不好時，若等待時間較長，更易導致粘包嚴重，進而需要下線處理。

3.3 出鐵量的影響

表4 給出了最近的出鐵量統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

表4 出鐵量統(tǒng)計表

從表4 看出，不管是同一個鐵水包的不同批次出鐵，還是同一批次不同的鐵水包，出鐵量都相差很大。同時，由于空鐵水包不同的粘鐵量，造成煉鋼更難掌握每次出鐵后實際的鐵水量。這樣煉鋼兌鐵時很難保證既將鐵水包內(nèi)鐵水兌凈，兌鐵量又恰好符合轉(zhuǎn)爐的要求。因此，經(jīng)常會發(fā)生兌鐵后，鐵包內(nèi)有少量殘余鐵水導致粘包。

3.4 鐵水包內(nèi)殘余鐵水的影響

鐵水罐向轉(zhuǎn)爐兌入時，因天車副鉤傾翻角度不夠，導致每次鐵水罐內(nèi)都有余鐵。同時，鐵水包的包況不好，包襯偏涼，導致余鐵粘在包壁或包底，進而會慢慢積累，越粘越多。近日在線使用的鐵水包情況如下表5 所示。

表5 鐵水包循環(huán)兌凈后的重量表

由上表5 看出，空包重量最輕為54 t，即粘鐵水最少的為6 t（新鐵包重48 t），鐵水很難倒凈。同時，表5 中15 號包從第一次空包到第二次空包降低了2 t，23 號包從第三次到第五次分別減少了4 t，說明鐵水包周轉(zhuǎn)合適，鐵水包可以涮下一部分粘鐵。

4 減少鐵水包粘包的措施

4.1 提高高爐出鐵溫度

目前高爐出鐵溫度偏低，約為1 420℃左右，需高爐盡快將鐵水出鐵溫度提高上來，要求出鐵溫度大于1 450℃以上。這是減少鐵水包粘包現(xiàn)象的根本措施。

4.2 提高鐵水包烘烤效果

鐵水包內(nèi)襯（包況）的蓄熱損失，直接影響鐵水溫降。要求重視并提高烘烤效果，盡快修復完善烘烤器，并發(fā)揮烘烤器的作用，力爭保證經(jīng)過烘烤后的鐵包包襯達到800℃左右。同時，加快鐵水包周轉(zhuǎn)，盡可能保證紅包出鐵，以減少鐵水溫降。

4.3 縮短鐵水在鐵包內(nèi)的停留時間

根據(jù)鐵水停留時間的構(gòu)成，縮短不必要的等待停留時間，如等火車頭的時間、運輸時間等，以降低鐵水上表面（鐵包口）的輻射熱損、鐵包外殼表面的綜合散熱損失，保證正常情況下，出鐵后40 min 內(nèi)冶煉第一包鐵。

4.4 做好鐵水包分類管理

根據(jù)不同的鐵水包包況，做好分類，分別使用。包況不好的鐵水包，要減少出鐵后的停留時間，同時，不要做尾包使用，以免造成惡性粘包事故。

4.5 穩(wěn)定出鐵量

煉鐵廠要掌握好出鐵量，盡量滿包周轉(zhuǎn)。即使使用粘包，也要了解粘包重量后，將實際出鐵量通過總調(diào)度室準確的告知煉鋼廠，以便煉鋼廠調(diào)整好兌鐵包次，避免單包剩鐵水造成粘包。這樣也能提高鐵包周轉(zhuǎn)速度，有利于涮包。同時還應減少鐵水帶渣量，杜絕鐵水包形成渣蓋粘包。

4.6 改變轉(zhuǎn)爐裝入制度

目前鐵水溫度條件下，兌鐵后，鐵水包內(nèi)如果剩余少量余鐵，極易粘包。因此，為了杜絕此類情況的發(fā)生，應控制轉(zhuǎn)爐兌鐵后要么鐵水包不剩鐵水，要么多剩鐵水。即：當兌鐵后鐵水包內(nèi)殘余鐵水如果小于30 t，應全部兌凈鐵水，不加廢鋼，采用全鐵煉鋼。如果通過上述辦法仍不能兌凈，則采用多剩當包鐵水的辦法，保證當包鐵水剩余在40 t 以上，此辦法可緩解因鐵水包剩余少量鐵水而粘鐵包的問題。該措施改變了轉(zhuǎn)爐裝入制度，對轉(zhuǎn)爐操作影響較大。此為目前非常時期的辦法，一旦鐵水包周轉(zhuǎn)正常，應及時恢復轉(zhuǎn)爐正常裝入制度。

4.7 提高全流程生產(chǎn)組織水平

“一罐到底”工藝模式，對生產(chǎn)組織水平要求更高。連鑄澆鋼秩序直接與鐵水供應情況有關(guān)，煉鋼生產(chǎn)組織工作重點必須前移。尤其在目前的鐵水條件下，生產(chǎn)組織更需精心。因此，需強化全公司生產(chǎn)組織工作，各工序密切配合，強化信息溝通的及時性和準確性，保證高爐到連鑄全流程生產(chǎn)秩序的正常。

4.8 設(shè)備改造

4.8.1 鐵包加蓋

鐵包加蓋可防止鐵包上表面（罐口）的輻射熱損失，尤其大大降低了鐵水包空包狀態(tài)下的散熱，可大幅提高出鐵時鐵包的溫度，對防止粘包大有好處。鐵包加蓋在相同工藝條件下，可減少鐵水溫降達30℃以上。

4.8.2 改變兌鐵天車副鉤的形式

目前，煉鋼廠加料跨兌鐵天車副鉤形式，影響兌鐵水時鐵包傾翻角度，造成鐵水包容易剩余少許鐵水。將目前的鷹嘴鉤形式改成其他方式，可緩解鐵水包內(nèi)剩余鐵水的問題。

4.8.3 鐵水包包嘴加長

目前，鐵水包包嘴在兌鐵后期，不能兌入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，造成剩余鐵水。如上文所述，將天車副鉤形式整改后，同時加長鐵水包包嘴，可保證鐵水包內(nèi)后期鐵水能完全兌入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，解決鐵水包剩鐵現(xiàn)象。

4.8.4 增加鐵水量測量系統(tǒng)

單包鐵水量的多少直接影響后續(xù)轉(zhuǎn)爐操作，對生產(chǎn)成本的影響也很大。因此建議增加鐵水量計量裝置，或者通過增加鐵包液位測量裝置彌補。

5 結(jié)語

通過采取相應的改進措施并對相關(guān)設(shè)備進行改造，包括鐵包加蓋、鐵包包嘴加長和增加鐵水量測量系統(tǒng)等，“一罐到底”工藝模式采用初期存在的鐵水粘包現(xiàn)象得到明顯改善。“一罐到底”工藝模式，因沒有了混鐵爐等工序作為緩沖環(huán)節(jié)，對全流程生產(chǎn)組織水平考驗更大，要求生產(chǎn)組織各個環(huán)節(jié)工作更細，以保證生產(chǎn)穩(wěn)定正常。

[1]張靈，劉儉.沙鋼650萬噸鋼板工程“一罐到底”的設(shè)計及生產(chǎn)[J].中國冶金，2009（2）：31-38.

[2]殷瑞鈺.冶金流程工程學[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.